Sonda Cassini a orbitat Saturn din 30 iunie 2004, până la 15 septembrie 2017, când sonda și-a încheiat viața cu o scufundare în atmosfera planetei inelate.
Această scufundare intenționată de moarte a fost efectuată pentru a se asigura că Cassini nu a contaminat niciodată o lună de Saturn potențial locuibilă, cum ar fi Enceladus sau Titan.
Misiunea este cunoscută pentru descoperiri precum găsirea jeturilor de apă care erup din Enceladus și urmărirea câtorva luni noi pentru Saturn.
Cassini este un proiect comun între mai multe agenții spațiale, care este un contrast față de sondele mari ale NASA din trecut, cum ar fi Pioneer și Voyager. În acest caz, principalii participanți sunt NASA, Agenția Spațială Europeană și Agenzia Spaziale Italiana (agenția spațială italiană).
Istoria dezvoltării
Cassini a fost prima navă spațială dedicată care s-a uitat la Saturn și sistemul său. A fost numit după Giovanni Cassini, un astronom din secolul al XVII-lea care a fost primul care a observat patru din lunile lui Saturn – Iapetus (1671), Rhea (1672), Tethys (1684) și Dione (1684).
Înainte de această navă spațială au apărut mai multe flybys ale lui Saturn de către Pioneer 11 (1979), Voyager 1 (1980) și Voyager 2 (1981). Unele dintre descoperirile care au ieșit din aceste misiuni au inclus aflarea că Suprafața lui Titan nu poate fi văzută în lungimi de undă vizibile (datorită atmosferei sale groase) și observând mai multe inele ale lui Saturn care nu erau vizibile cu telescoapele de la sol.
A fost la scurt timp după ultimul flyby , în 1982, că comitetele științifice din Statele Unite și Europa au format un grup de lucru pentru a discuta despre posibile colaborări viitoare. Grupul a sugerat o misiune emblematică care să orbiteze în jurul lui Saturn și să trimită o sondă atmosferică în Titan. „climat fiscal” la începutul anilor 1980, Laboratorul de propulsie cu jet al NASA a remarcat într-o scurtă istorie a misiunii , ceea ce a împins aprobarea lui Cassini până în 1989.
Europenii și americanii au considerat fiecare să lucreze împreună sau să lucreze solo. Un raport din 1987 al fostului astronaut Sally Ride, de exemplu, susținea o misiune solo la Saturn. Denumit „NASA” Leadership and America’s Future in Space ”, raportul spune că studierea planetelor gigantice exterioare de gaz (cum ar fi Saturn) îi ajută pe oamenii de știință să învețe despre atmosfere și structura internă. (Astăzi știm, de asemenea, că acest tip de studiu ne ajută să prezicem structura exoplanetelor, dar primele exoplanete nu au fost descoperite până la începutul anilor 1990.)
„Titanul este o țintă deosebit de interesantă pentru explorare, deoarece chimia organică care se desfășoară acum acolo oferă singurul laborator la scară planetară pentru studierea proceselor care ar fi putut fi importante în atmosfera terestră prebiotică „, a adăugat raportul, ceea ce înseamnă că pe Titan există chimie care ar fi putut fi similară cu ceea ce era prezent pe Pământ înainte viața a apărut.
Dezvoltarea lui Cassini a venit cu cel puțin două provocări majore pentru a continua. În 1993 și 1994, misiunea avea un preț de 3,3 miliarde de dolari (aproximativ 5 miliarde de dolari în 2017 dolari, sau aproximativ jumătate din cost Telescopului spațial James Webb.) Unii critici au perceput acest lucru ca fiind prea mare pentru misiune. Ca răspuns, NASA a subliniat că Agenția Spațială Europeană contribuie și ea la fonduri și a adăugat că tehnologiile de la Cassini au contribuit la f și misiuni NASA cu costuri mai mici, precum Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder și Telescopul spațial Spitzer, potrivit JPL.
Cassini a primit, de asemenea, flak de la grupurile ecologiste care erau îngrijorați de faptul că atunci când nava spațială a zburat pe Pământ, generatorul său termoelectric de radioizotop (energie nucleară) ar putea reprezenta o amenințare pentru planeta noastră, a adăugat JPL. Aceste grupuri au depus o contestație legală în Hawaii cu puțin timp înainte de lansare, în 1997, dar provocarea a fost respinsă de instanța districtuală federală din Hawaii și de Curtea de Apel din circuitul al nouălea.
Pentru a răspunde îngrijorărilor legate de radioizotopul navei generatoare termoelectrice, care sunt utilizate în mod obișnuit pentru misiunile NASA, NASA a răspuns prin emiterea unui document suplimentar despre flyby și prin detalierea metodologiei agenției pentru protejarea planetei, spunând că există mai puțin de o șansă de un milion la un impact care se întâmplă.
Lansare și croazieră
Cassini nu s-a îndreptat direct către Saturn, mai degrabă, misiunea sa a implicat mecanici orbitale complicate.A trecut de mai multe planete – inclusiv Venus (de două ori), Pământ și Jupiter – pentru a obține o creștere a vitezei, profitând de gravitația fiecărei planete.
Sonda spațială de aproape 12.600 lb (aproximativ 5.700 kilograme) a fost ridicat de pe Pământ pe 15 octombrie 1997. A trecut de Venus în aprilie 1998 și iunie 1999, de Pământ în august 1999 și de Jupiter în decembrie 2000.
Cassini s-a instalat pe orbită în jurul Saturnului la 1 iulie 2004 Printre obiectivele sale principale au fost căutarea mai multor luni, pentru a afla ce a cauzat inelele lui Saturn și culorile din inele și a înțelege mai multe despre lunile planetei.
Poate că Cassini este cel mai aspectul detaliat a apărut după ce a lansat landerul Huygens către Titan, cea mai mare lună a lui Saturn. Landerul a fost numit după omul de știință olandez Christiaan Huygens, care în 1654 a întors un telescop spre Saturn și a observat că forma lui ciudată, asemănătoare cu cea a unei pete – Galileo Galilei a văzut-o pentru prima dată forma unui telescop și a desenat-o în caietul său ca ceva ca urechile de pe planetă – a fost de fapt cauzată de r ings.
Landerul Huygens a coborât prin ceața misterioasă din jurul lunii și a aterizat pe 14 ianuarie 2005. A transmis informații înapoi pe Pământ timp de aproape 2,5 ore în timpul coborârii sale, apoi a continuat să transmită ceea ce vedea. de la suprafață timp de 1 oră și 12 minute.
În acea scurtă fereastră de timp, cercetătorii au văzut imagini ale unui câmp de roci și au primit informații despre vântul și gazele lunii din atmosferă și suprafață.
Luni magnifice
Una dintre caracteristicile definitorii ale lui Saturn este numărul său de luni. Cu excepția trilioanelor de tone de roci mici care alcătuiesc inelele sale, Saturn a descoperit 62 de luni în septembrie 2012. NASA listează 53 de luni numite pe unul dintre site-urile sale web.
De fapt, Cassini a descoperit două luni noi aproape imediat după sosire (Methone și Pallene) și înainte de sfârșitul anului 2004, a detectat Polydeuces.
Pe măsură ce sonda a rătăcit dincolo de lunile lui Saturn, descoperirile pe care le-a trimis înapoi pe Pământ au dezvăluit lucruri noi despre mediile și aparențele lor. Unele dintre descoperirile mai notabile includ:
- Găsirea dovezilor apei lichide pe Enceladus, o lună înghețată care trage jeturi de gheață pe măsură ce este deformată de gravitația lui Saturn. În 2015, Cassini a realizat o serie de zburați de Enceladus pentru a obține mai multe informații despre gazul și praful din penele;
- Descoperirea și apoi fixarea mai multor detalii despre un gigant lac de metan de pe Titan;
- Alunecări de teren de 50 de mile pe Iapetus;
- O vedere de aproape a Rhea, dezvăluind o suprafață marcată;
- Un inel imens, la 8 milioane de mile distanță de Saturn, probabil realizat ridicarea resturilor de la Phoebe.
Nici Saturn nu a fost ignorat. De exemplu, în 2012, un studiu NASA a postulat că fluxurile de jet ale lui Saturn în atmosferă pot fi alimentate de căldură internă, în loc de energie provenită de la soare. Oamenii de știință cred că căldura aduce vapori de apă din interiorul planetei, care condensează pe măsură ce crește și produce căldură. Se consideră că această căldură se află în spatele formării fluxului de jet, precum și a furtunilor.
Extinderea și sfârșitul misiunii
Cassini ar fi trebuit inițial să dureze patru ani la Saturn, până în 2008, dar misiunea sa a fost extinsă de mai multe ori. Ultima și ultima etapă a acesteia a fost numită Misiunea Solstițiului Cassini, numită pentru că planeta și lunile sale au ajuns din nou la solstițiu spre sfârșitul misiunii. Saturn orbitează soarele la fiecare 29 Anii pământului. Cu misiunea lui Cassini care a durat 13 ani, aceasta a însemnat că nava spațială a observat aproape jumătate din schimbările sezoniere ale lui Saturn pe măsură ce planeta își înconjura orbita.
În 2016, nava spațială a fost instalată pe o serie de manevre finale pentru a oferi vederi de aproape ale inelelor, wi Obiectivul final al scufundării lui Cassini în Saturn pe 15 septembrie 2017. Această strategie a fost concepută pentru a proteja Enceladus și alte luni potențial locuibile de șansa (mică) de a se ciocni Cassini de suprafață, răspândind microbii Pământului.
Repere majore ale finalei au inclus:
- Orbite de pășunat inel: în fiecare săptămână între 30 noiembrie 2016 și 22 aprilie , 2017, Cassini a făcut bucle în jurul polilor lui Saturn pentru a privi marginea exterioară a inelelor, pentru a afla mai multe despre particulele, gazele și structura lor. De asemenea, a observat lunile mici în această regiune, inclusiv Atlas, Daphnis, Pan și Pandora.
- Pe 22 aprilie 2017, Cassini a realizat ultimul zburat al lui Titan.Zburatul a fost realizat în așa fel încât să schimbe orbita lui Cassini, astfel încât să înceapă 22 de scufundări (o dată pe săptămână) între planetă și inelele sale. Aceasta a fost prima dată când o navă spațială a explorat această zonă și a implicat un anumit risc, deoarece orbita a adus-o între partea exterioară a atmosferei și zona interioară a inelelor (unde există riscul să lovească particule sau molecule de gaz).
- Pe 15 septembrie 2017, Cassini a făcut o scurgere suicidă în Saturn, luând măsurători atât timp cât instrumentele sale ar putea face comunicări înapoi pe Pământ.
Unele dintre științele pe care Cassini le-a efectuat în această perioadă au inclus crearea hărților cu gravitația și câmpurile magnetice ale planetei. , estimând cât material este în inele și luând imagini de înaltă rezoluție ale lui Saturn și ale inelelor sale din prim-plan.
Nava spațială a făcut o descoperire interesantă din noul său punct de vedere. S-a constatat că câmpul magnetic al lui Saturn este strâns aliniat cu axa de rotație a planetei, ceea ce a nedumerit oamenii de știință din cauza modului în care cred că sunt generate câmpurile magnetice – printr-o diferență de înclinare între câmpul magnetic și rotația unei planete. la sfârșitul lunii iulie 2017, totuși, oamenii de știință au planificat să adune mai multe date pentru a vedea dacă poate procesele interne ale lui Saturn au confundat măsurătorile lor.
Moștenirea lui Cassini
La scurt timp după navele spațiale deces, planificatorul de misiune Cassini, Erick Sturm, a declarat reporterilor că intenționează să scrie un raport despre ceea ce el și echipa sa au învățat după ce au operat o misiune atât de mult timp. În timp ce entuziasmul i-a făcut pe oamenii de știință să treacă prin anii lungi (care uneori necesitau să lucreze în timpul vacanței sau în toiul nopții), ingineria a fost, de asemenea, esențială.
Kim Steadman, inginer în echipa Cassini pentru 14 ani ani, a spus că redundanța este esențială. Ea a spus că o roată de reacție și unele dintre propulsoarele sondei au eșuat în timpul misiunii, ceea ce ar fi însemnat că nava spațială nu ar putea să-și îndrepte instrumentele pentru a colecta date sau să comunice cu Pământul prin îndreptarea antenei către planetă. Cu toate acestea, misiunea lui Cassini a continuat, deoarece a avut copii de rezervă.
Echipa intenționează să emită raportul pentru a ajuta la planificarea viitoare a navei spațiale; una dintre aceste recomandări ar putea fi includerea unui indicator de gaz. Cassini a murit cu aproximativ 1 la sută. din combustibilul său a rămas, dar inginerul principal în propulsie Todd Barber a declarat pentru Space.com că a avut dificultăți în estimarea cantității de combustibil rămas în Cassini; a trebuit să facă acest lucru prin diferite metode indirecte. Aceasta a însemnat că în ultimele luni, Barber a fost ușor nervos cu privire la manevrele care necesită propulsie, deoarece a existat o marjă de eroare pentru calculele sale și nu știa dacă mai rămâne suficient combustibil pentru a le efectua.
Misiunea s-ar putea să se termine, dar rezultatele științifice vor fi continuă să curgă timp de decenii, deoarece nu toate informațiile au fost încă analizate. De asemenea, NASA a continuat să lanseze noi fotografii de pe nava spațială chiar și după ce Cassini a murit. La sfârșitul lunii septembrie 2017, de exemplu, agenția a trimis o fotografie cu Enceladus – o țintă de mare interes datorită numeroaselor gheizere de pe suprafața lunii.
Există, de asemenea, alte câteva misiuni în stadiu incipient în timp ce aceste misiuni sunt la distanță de ani – dacă sunt vreodată aprobate – reprezintă interes științific în Saturn și lunile sale, iar designul lor se bazează pe descoperirile lui Cassini. Mai exact, cinci concepte legate de Saturn se luptă pentru următoarea misiune New Frontiers, un program care a dat în anii trecuți nava spațială New Horizons Pluto, orbitatorul Juno Jupiter și nava spațială OSIRIS-REx. Cele cinci propuneri sunt:
SPRITE (Saturn Probe Interior and Atmosphere Explorer), care ar zbura în mod deliberat în atmosfera lui Saturn pentru a privi compoziția și structura sa timp de aproximativ 90 de minute. Cassini a durat doar câteva minute. în timpul plonjării sale, dar nu a fost conceput pentru această lucrare.
Oceanus, care este conceput pentru a analiza potențialul de habitabilitate al lui Titan prin examinarea moleculelor organice ”prin ciclul metanologic și evaluarea proceselor de schimb între atmosferă , suprafață și suprafață „, conform unei descrieri a proiectului prezentată la cea de-a 48-a conferință științei lunare și planetare din Woodlands, Texas.
Dragonfly, care ar efectua zboruri periodice în atmosfera lui Titan pentru a privi organice pe suprafața sa, în mai multe locații.
Enceladus Life Finder, care ar zbura prin pene de mai multe ori pentru a colecta și caracteriza moleculele care sunt acolo – în special compuși organici complexi care ar putea indica precursori ai vieții.
Enceladus Life Signatures and Habitability, dintre care puține au fost lansate public. S-ar putea să vizeze penele Enceladus, care au fost examinate periodic de Cassini în timpul flybys-urilor.
Candidatul câștigător dintre cele 12 misiuni New Frontiers propuse (celelalte misiuni vizează Venus, luna sau cometele) vor fi selectate la mijlocul anului 2019 pentru lansare cel târziu în 2025.Cu toate acestea, există o selecție semifinală; NASA va selecta două sau trei dintre aceste propuneri înainte de a fi studiate în continuare, înainte de a lua decizia finală.